不锈钢管件典型穿孔泄漏失效分析报告

 浙江至德钢业有限公司针对一例不锈钢管件穿孔泄漏失效试样开展分析，通过材质分析、介质分析、宏观形貌分析、SEM及EDS分析、金相分析等多种手段发现，该不锈钢管件发生穿孔泄漏的原因为氯离子导致的点蚀穿孔。由于不锈钢具有较好的耐蚀性，被广泛应用于化工装置压力管道中。而一定氯离子浓度可导致不锈钢形成点蚀。有关不锈钢的点蚀机理被国内外学者广泛研究。至德钢业受某企业委托，对其提供的不锈钢管件穿孔泄漏试样开展了失效分析。该弯头所属管道在安装完成并实施水压实验后空置数月，预投用前进行气密试验时发现弯头底部区域有两处明显蚀孔，其中一孔已蚀穿。

一、失效试样情况

 针对提供的两个割样，其一为不锈钢焊管，其二为不锈钢弯头，分别命名为1#试样和2#试样，如图所示，其中上部样为1#样，下部样为2#样。

二、材质分析

 对2#试样取样打磨，在赛默飞世尔ARL 4460型直读式光谱仪上进行光谱检测分析，得到结果如表所示。结果表明该试样化学成分与随样弯头的质量证明书中所用材料数据（A403GrWP304-s）基本相符，对应国内GB/T 13296中普通304材料。

三、介质分析

 据企业所述，该不锈钢弯头所属管道水压试验用水取自企业自有锅炉输出的纯水，因当初试验的水样已无法获得，对其委托当日从同一来源取得的纯水水样进行水质化验，其中氯离子含量为2mg/L，水质pH为7.2，属低浓度中性水。

四、宏观形貌

 宏观观察发现，1#试样蚀孔较圆，垂直向内发展，直至穿通。切取了2#试样上包含未贯穿蚀孔的部分进行分析，如图3所示，其上的蚀坑近似椭圆形，进一步观察，凹坑口小肚，具有点蚀特征。为查明腐蚀介质，如图4所示将2#样品沿图中黑线用清洗了油污的手锯锯开，左侧做腐蚀凹坑内形貌SEM分析及腐蚀产物EDS分析，右侧试样进一步取样进行金相微观组织分析。

五、SEM和EDS分析

 腐蚀凹坑中的表现为活化腐蚀特征，局部具有一定的沿晶特征，腐蚀缝隙中可观察到较多的腐蚀产物附着。另外，凹坑中还存在较多的深挖下去的小凹坑。种种迹象都表明，发生了点蚀。随后对腐蚀产物成分进行了能谱（EDS）分析，结果如图。EDS分析结果显示，腐蚀产物中含有较大量的氯离子，局部高达1.5%，还发现了较多的钠元素、氧元素。能谱分析结果进一步验证了该不锈钢管穿孔原因为富氧环境下的氯离子导致的点蚀穿孔，考虑到1#蚀坑位于焊管两焊缝交叉区域，2#蚀坑为不锈钢弯头背弯区域，两不锈钢管件制造加工过程中存在的残余应力也会加速其腐蚀。

六、金相分析

 母材组织为奥氏体，有轻度敏化。从腐蚀凹坑中的腐蚀形态可以看出，腐蚀有发生于晶粒上的，有沿晶发展的。且沿晶腐蚀速度略高于晶粒的腐蚀。晶粒腐蚀和晶界腐蚀互相促进，加速了腐蚀进程。

七、结论

  根据企业提供的信息，经包括送检水样水质化验、弯头材质光谱分析、宏观分析、SEM及EDS分析与金相分析等试验项目，结果表明不锈钢管道及管件穿孔泄漏失效的原因为氯离子导致的点蚀穿孔，因腐蚀穿孔部位为管道的底部，水压试验后的少量残余水分随着时间的延长不断聚集在管道底部，经蒸发浓缩形成局部氯离子含量偏高，轻度敏化的不锈钢材料表面钝化膜受活性较强的氯离子破坏，使材料发生点蚀，导致腐蚀穿孔泄漏失效。